The different roles of the conserved protein BRO1 during somatic cell-cell communication and cell fusion in Neurospora crassa

Institut für Genetik
Haj Hammadeh, Hamzeh

In this study, BRO1 was identified as a new factor essential for fungal spore germling interaction and fusion. In the model fungus Neurospora crassa, this protein is essential. Down-regulation of the bro1 gene expression results in a fusion deficient phenotype, including the lack of chemotropic cell-cell interactions and subsequent fusion. Subcellular localization and live cell imaging revealed that BRO1-GFP localizes to the cytoplasm and in vesicular structures in non-interacting germlings and in mature hyphae. BRO1-GFP accumulates at the tips of the interacting germlings in a dynamic, oscillating manner, such that high signal intensity of BRO1-GFP in one tip correlates with low signal intensity at the tip of the fusion partner. The co-localization of BRO1-GFP and different vesicles markers indicated that BRO1 marks a sub-population of vesicular structures, which specifically accumulate at cell fusion sites. Downregulation of bro1 partially relieves the phenotype of a plasma membrane fusion mutant, in which the aberrant engagement of the membrane fusion machinery frequently results in cell lysis. When bro1 is partially repressed, membrane fusion is still blocked but cell lysis is absent. We therefore hypothesize, that BRO1 might be involved in transporting the fusion machinery to the plasma membrane of fusing cell tips.

In dieser Arbeit wurde BRO1 als ein neuer Faktor identifiziert, der notwendig für die Interaktion und Fusion von pilzlichen Sporen-Keimlingen ist. Im Modell-Pilz Neurospora crassa ist BRO1 essentiell. Die Herunterregulierung der BRO1-Genexpression führt zu einem fusions-defizienten Phänotyp, einschließlich des Fehlens chemotroper Zell-Zell-Interaktionen und des Ausbleibens der anschließenden Fusion. Die subzelluläre Lokalisierung und das "live cell imaging" lebenden Zellen zeigten, dass BRO1-GFP im Zytoplasma und in vesikulären Strukturen in nicht interagierenden Keimlingen und in reifen Hyphen lokalisiert ist. BRO1-GFP akkumuliert an den Spitzen der interagierenden Keimlinge in einer dynamischen, oszillierenden Weise, so dass eine hohe Signalintensität von BRO1-GFP an einer Spitze mit einer niedrigen Signalintensität an der Spitze des Fusionspartners korreliert. Die Ko-Lokalisierung von BRO1-GFP und verschiedenen Vesikelmarkern deutet darauf hin, dass BRO1 eine Unterpopulation von Vesikeln markiert, die sich spezifisch an Zellfusionsstellen ansammeln. Die Herunterregulierung von bro1 lindert teilweise den Phänotyp einer Plasmamembran-Fusionsmutante, bei der eine fehlerhafte Aktivierung der Fusionsmaschinerie häufig zur Zelllyse führt. Wenn bro1 teilweise reprimiert wird, ist die Membranfusion immer noch blockiert, aber die Zelllyse bleibt aus. Wir stellen daher die Hypothese auf, dass BRO1 am Transport der Fusionsmaschinerie zur Plasmamembran der fusionierenden Zellspitzen beteiligt sein könnte.


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